福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院，福建 福州 350000

在建筑物設(shè)計中，如何提高建筑物的抗震能力一直以來都是建筑設(shè)計師們所關(guān)注的問題［1］。本文通過運用Midas Gen 進行房屋建筑的抗震分析與設(shè)計，通過對剛性樓板假定、樓面荷載定義、風(fēng)荷載定義、建立墻單元及開洞、反應(yīng)譜分析、層結(jié)果、混凝土構(gòu)件的設(shè)計與分析以發(fā)揮建筑設(shè)計在建筑抗震設(shè)計中的作用。

1 基于Midas Gen 建立結(jié)構(gòu)模型

1.1 模型的建立

通過Midas Gen 來建立一個六層的某鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)建筑，通過施加樓層荷載、風(fēng)荷載從而定義邊界條件，查看分析結(jié)果對模型進行抗震的影響。

建立鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)如圖1，模型總共有7 層（包括屋頂），共有樓層節(jié)點386 個。其中單元共有827 個，梁單元有761 個，墻單元有66 個。

1.2 荷載的定義

1.2.1 樓面及梁單元荷載

模型所添加樓面及梁單元荷載為：樓面荷載：辦公室恒荷載為-4.5kN/m2、活荷載為-2kN/m2。衛(wèi)生間恒荷載為-6.0kN/m2、活荷載為-2.0kN/m2。屋面恒荷載為-7.0kN/m2、活荷載為-0.5kN/m2，梁單元荷載：梁單元荷載為靜力荷載，為連續(xù)的恒荷載，荷載類型為均布荷載。

1.2.2 風(fēng)荷載與設(shè)計反應(yīng)譜

風(fēng)荷載隨建筑物的大小，面積和高度的變化而時刻在改變，其中風(fēng)速和風(fēng)向也在不斷變化。給模型添加風(fēng)荷載，風(fēng)荷載規(guī)范采用China（GB50009-202），地面粗糙程度為A 級基本風(fēng)壓為0.3kN/m2來確定。

為了便于項目的抗震設(shè)計，規(guī)定了設(shè)計反應(yīng)譜。通過China（GB50011-2011）設(shè)計地震分組為1，地震設(shè)防烈度為7級（0.10g），場地類別為II 級，地震影響為多遇地震，設(shè)計特征周期為0.35，阻尼比系數(shù)為0.05 來生成設(shè)計反應(yīng)譜。

由地震設(shè)計反應(yīng)譜的得出在0.01～0.35s是地震系數(shù)逐漸增大，達到了峰值。根據(jù)《抗震規(guī)范》Tg＜T＜5Tg 是地震影響系數(shù)出現(xiàn)下滑狀態(tài)也就是在0.35～1.75s出現(xiàn)下滑狀態(tài)。而在T＞Tg時逐漸趨于平穩(wěn)狀態(tài)，也就是在＞1.75 是地震影響系數(shù)趨于平穩(wěn)狀態(tài)。因此在多遇地震作用下，此鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)建筑物滿足地震作用的影響.

定義結(jié)構(gòu)類型為3-D 然后再將荷載轉(zhuǎn)化為質(zhì)量加在結(jié)構(gòu)上。

完成了模型的建立后，通過對樓面及梁單元荷載、風(fēng)荷載的定義使得生成了設(shè)計反應(yīng)譜，然后定義結(jié)構(gòu)類型以及荷載轉(zhuǎn)化為X 軸Y 軸方向的質(zhì)量，更加有利于模型的抗震分析，從而得出滿足國家地震作用的要求。

2 運行分析及結(jié)果

2.1 通過變形前后位移進行抗震分析

通過軟件對變形前后的對比分析能發(fā)現(xiàn)：樓層越高，受到的地震作用越大，從而變形情況也越大，到了頂層更是有些梁到達了極限值，因此現(xiàn)場施工時應(yīng)該更加注意哪些薄弱構(gòu)件，從而進行加固或者重新制作新的辦法，進行及時的修改。

2.2 內(nèi)力的分析

通過Midas Gen 來得到了梁單元內(nèi)力圖和墻單元內(nèi)力分析，可以看出梁單元與墻單元的最薄弱的部位。梁單元節(jié)點有5 點達到了極限，而剪力墻單元在最下層最薄弱，因此應(yīng)該對梁單元薄弱部分進行支撐，而對墻單元底部進行加固，使得能承受更大的力。

2.3 層結(jié)果分析

利用Midas Gen 進行分析從而導(dǎo)出層位移角，層位移，層剪重比，層構(gòu)件剪力比，傾覆彎矩，側(cè)向剛度不規(guī)則驗算，樓層T=（0.08～0.12）n=（0.08～0.12）×6=（0.48～0.72）則符合建筑物荷載規(guī)范的自振周期，從而從剛重比穩(wěn)定性驗算，在恒荷載活荷載風(fēng)荷載共同作用下得出結(jié)果為穩(wěn)定，因此該建筑物符合多遇地震下周期、振型以及剛重比的穩(wěn)定性驗算，滿足我國的抗震設(shè)計規(guī)范要求［3］。因此通過Midas Gen 能更好的對建筑物的振型、周期、剛重比的穩(wěn)定性有了一定的把控與掌握，如果出現(xiàn)了不合格可以及時的發(fā)現(xiàn)進行改正，從而減小了了地震對帶來傷害［4-5］。

3 結(jié)論

運用Midas Gen軟件通過對某鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)模型的建立，建立模型的框架梁框架柱及剪力墻、次梁，通過樓層復(fù)制及生成層數(shù)據(jù)文件，定義邊界條件，從而導(dǎo)出了樓面及梁單元荷載，以及輸入風(fēng)荷載導(dǎo)出了地震設(shè)計反應(yīng)譜進行分析。把荷載轉(zhuǎn)化為質(zhì)量更加形象的體現(xiàn)了地震作用對于建筑物的影響。建立完模型后開始進行分析，分別從內(nèi)力、層間位移角、振型、周期及剛重比穩(wěn)定性來分析，得出結(jié)論，建立的模型在地震烈度為7 級（0.10g）場地類別為II 類的情況下符合我國的抗震設(shè)計規(guī)范“小震不壞”，從而可以延伸出來，用類似的方法來驗證，罕遇地震和設(shè)防地震時的幾種結(jié)果進行分析。在設(shè)計時，可以更好地找出建筑物的不足之處，可以看出建筑物的薄弱部承載力突變（薄弱層）的驗算：輸出各層抗剪承載力是否規(guī)則。

表1 風(fēng)荷載作用下層計算結(jié)果

對模型進行結(jié)構(gòu)層進行計算分析結(jié)果如表1。

由表1 可得，風(fēng)荷載作用下的層間位移角極限都相同都為1/550。在風(fēng)荷載作用下，各層參數(shù)指標(biāo)都符合我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》［2］。

2.4 振型、周期及穩(wěn)定性分析

地震的發(fā)生是由多個振型而組成的，而又分為很多的頻率，由于它的不確定性，不知道哪一個自振頻率較小從而判斷出來，因此只能通過軟件來分析它得振型與周期，從而對建筑物抗震有了一個更好的防范作用。根據(jù)Midas Gen 來建立變形前后的建筑物變化與特征值、振型及周期以及穩(wěn)定性（剛重比）驗算來進行分析，結(jié)果如下。

通過Midas Gen 軟件經(jīng)過模型周期、以及剛度比穩(wěn)定性驗算得出，模型在多遇地震作用下，最大的自振周期為0.4812。按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范和一些參考資料，結(jié)構(gòu)基本自振周期大致為：框—剪和框—筒結(jié)構(gòu) T=（0.08～0.12）n，其中n 為層數(shù)位，從而進行修改、加固，也可以看出模擬建筑物的變形情況更好地便于我們進行分析，在地震來臨時，可以更好地與地震進行抗衡，不至于導(dǎo)致很大的經(jīng)濟損失與人員傷亡。